生物炭一般是指生物質(zhì)如木材、植物組織、動物骨骼或排泄物及農(nóng)林廢棄物等在完全或部分缺氧的條件下經(jīng)相對較低溫度(700℃)下熱裂解或炭化而制備的一類具有高度芳香化、難溶性的固態(tài)物質(zhì)。近年來,生物炭的農(nóng)用大多集中在改良農(nóng)田土壤的理化性質(zhì)、溫室氣體的減排及治理土壤重金屬污染等方面,而將其作為緩/控釋肥料載體的研究較少。大量研究表明,生物炭擁有較大的孔隙度、巨大的比表面積和較強的穩(wěn)定性和吸附性能,從而可將其作為肥料的緩釋載體,吸附肥料養(yǎng)分、延緩肥料養(yǎng)分的釋放,降低肥料養(yǎng)分的淋溶損失,進而提高肥料的利用率。本研究以廢棄林果木枝條為原料制備的生物炭通過3種完整的中式工藝制備的簡單摻混型、固-液吸附型、化學(xué)反應(yīng)型生物炭基硝酸銨氮肥為試驗材料,以小麥-玉米輪作交替種植下的田間試驗為研究平臺,試驗設(shè)對照(不施氮肥,CK)、生物炭(BC)、硝酸銨(AN)、摻混型生物炭基氮肥(CH)、固-液吸附型生物炭基氮肥(XF)、化學(xué)反應(yīng)型生物炭基氮肥(FY)6個處理,4次重復(fù),均隨機排列。研究施用生物炭及3種生物炭基硝酸銨氮肥對土壤主要化學(xué)肥力因子、作物產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響,以及在作物不同生育期內(nèi)3個土層(0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm)的土壤硝銨態(tài)氮含量、微生物量碳氮含量(SMBC、SMBN)和酶活性的季節(jié)動態(tài)變化規(guī)律,并求得夏玉米各種氮肥相關(guān)利用率的情況。主要研究結(jié)果如下:1、施用生物炭及3種炭基氮肥均顯著增加0-20 cm土層的土壤有機碳含量,BC、CH、XF、FY較CK處理依次增加9.77%、6.74%、4.46%、7.50%,且FYCHXF;AN處理全氮含量最高,除BC處理外,其它處理均較CK處理顯著增加土壤全氮含量,其中,AN、CH、XF、FY依次增加20.75%、16.04%、11.93%、10.81%;土壤速效磷含量BCXFCKFYCHAN;CK、AN處理速效鉀含量均高于添加生物炭和炭基氮肥處理,速效鉀含量CKANXFBCFYCH;不同施肥處理在夏玉米整個生育時期內(nèi)0-20 cm土層的土壤硝態(tài)氮含量呈現(xiàn)先迅速增加而后迅速下降的變化趨勢,在20-40 cm則呈現(xiàn)先緩慢上升而后迅速上升最后下降的趨勢,而在40-60 cm土壤層則呈現(xiàn)先上升而后緩慢下降最后迅速下降的變化趨勢;不同施肥處理從夏玉米播種前,經(jīng)玉米拔節(jié)期到抽雄期3個土層的土壤銨態(tài)氮含量均呈現(xiàn)逐漸下降的變化趨勢,到夏玉米成熟期3種炭基氮肥的氨態(tài)氮含量呈逐漸上升的趨勢,而CK、BC、AN處理氨態(tài)氮含量仍呈下降趨勢。2、生物炭基氮肥對夏玉米生育期內(nèi)土壤酶活性的影響,土壤蔗糖酶和堿性磷酸酶均在玉米抽雄期達到活性高峰期,過氧化氫酶在玉米播種前期出現(xiàn)活性高峰,而脲酶在玉米成熟期達到活性高峰期�？傮w而言,玉米生育期內(nèi)土壤蔗糖酶活性在0-20 cm土層內(nèi)呈現(xiàn)先逐漸增加而后下降的變化趨勢,在20-40 cm和40-60 cm土層內(nèi)均呈現(xiàn)先下降后增加再降低的變化趨勢;土壤堿性磷酸酶活性呈現(xiàn)先逐漸增加而后下降的變化趨勢;而過氧化氫酶和脲酶活性在夏玉米生育期內(nèi)的季節(jié)波動性較小。3、生物炭基氮肥對夏玉米生育期內(nèi)土壤微生物量的影響,在整個夏玉米生育期內(nèi)土壤微生物量碳、氮表現(xiàn)出明顯的季節(jié)波動變化。SMBC整體呈現(xiàn)一種先逐漸增加后降低的變化趨勢,其中,0-20 cm土層SMBC在玉米抽雄期達到最大值,而在20-40 cm和40-60 cm層均在玉米拔節(jié)期達到最大值;總體而言,由玉米各生育時期SMBC的平均含量可知CH處理在0-20 cm、20-40 cm土壤層均最高,而在40-60 cm土層FY處理最高。3個土層的SMBN在玉米抽雄期均達到最大值,總體而言,由玉米各生育時期SMBN的平均含量可知XF處理在0-20 cm、20-40 cm土層均最高,而在40-60 cm土壤層FY處理最高。4、3種生物炭基硝酸銨氮肥CH、XF、FY對夏玉米株高、穗位高、葉片數(shù)、穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重均有顯著的增加效果,且均可顯著減少玉米禿尖長;CH、XF、FY均能顯著增加夏玉米產(chǎn)量,其中較CK的玉米增產(chǎn)率分別為45.94%、69.92%、97.69%,較AN處理的增產(chǎn)率分別為17.46%、36.96%、59.35%;夏玉米氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用效率、氮素生理利用率和氮素表觀利用率均按FYXFCHAN的順序依次降低,且各處理間差異均達顯著水平,而氮素收貨指數(shù)按XFFYCHAN的順序依次降低。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：S513;S154
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻綜述
    1.1 研究目的及意義
    1.2 國內(nèi)外研究概況
        1.2.1 生物炭的基本特性
        1.2.2 生物炭對土壤物理性質(zhì)的影響
        1.2.3 生物炭對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響
        1.2.4 生物炭對土壤微生物性質(zhì)的影響
        1.2.5 生物炭對作物產(chǎn)量的影響
        1.2.6 生物炭在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用模式
            1.2.6.1 生物炭-有機肥模式
            1.2.6.2 生物炭-無機復(fù)混肥模式
            1.2.6.3 生物炭-肥料溶液固-液吸附模式
    1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 生物炭基氮肥對土壤主要化學(xué)肥力因子的影響
        1.3.2 生物炭基氮肥對土壤微生物活性的影響
        1.3.3 生物炭基氮肥對作物產(chǎn)量及氮素利用率的影響
    1.4 技術(shù)路線
第二章 材料與方法
    2.1 試驗地點及試驗材料
        2.1.1 試驗地點概況
        2.1.2 試驗材料
    2.2 試驗設(shè)計
    2.3 樣品采集
        2.3.1 土樣采集
        2.3.2 植物樣品采集
    2.4 試驗測定方法
        2.4.1 土壤理化性質(zhì)的測定
        2.4.2 土壤微生物性質(zhì)的測定
        2.4.3 植物樣品的測定
    2.5 氮素相關(guān)利用率的計算
    2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
第三章 生物炭基氮肥對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響
    3.1 生物炭基氮肥對土壤主要化學(xué)肥力因子的影響
    3.2 生物質(zhì)炭基氮肥對玉米生育期土壤硝態(tài)氮含量的影響
        3.2.1 各施肥處理對土壤硝態(tài)氮含量的動態(tài)變化影響
        3.2.2 各施肥處理對夏玉米生育期土壤硝態(tài)氮積累量的影響
    3.3 生物炭基氮肥對夏玉米生育期土壤銨態(tài)氮含量的影響
        3.3.1 各施肥處理對土壤銨態(tài)氮含量的動態(tài)變化影響
        3.3.2 各施肥處理對夏玉米生育期土壤銨態(tài)氮積累量的影響
    3.4 討論
        3.4.1 生物炭基氮肥對土壤主要化學(xué)肥力因子的影響
        3.4.2 生物炭基氮肥對土壤硝、銨態(tài)氮含量的影響
第四章 生物炭基氮肥對土壤酶活性及微生物量碳、氮的影響
    4.1 生物炭基氮肥對土壤酶活性的影響
        4.1.1 土壤蔗糖酶
        4.1.2 土壤過氧化氫酶
        4.1.3 土壤堿性磷酸酶
        4.1.4 土壤脲酶
    4.2 生物炭基氮肥對土壤微生物量碳、氮含量的影響
        4.2.1 生物炭基氮肥對土壤微生物量碳含量的影響
        4.2.2 生物炭基氮肥對土壤微生物量氮含量的影響
    4.3 土壤酶與土壤微生物量碳氮之間的關(guān)系
    4.4 討論
        4.4.1 生物炭基氮肥對土壤酶活性的影響
        4.4.2 生物炭基氮肥對土壤微生物量碳、氮的影響
第五章 生物炭基氮肥對作物產(chǎn)量及氮肥利用率的影響
    5.1 生物炭基氮肥對夏玉米產(chǎn)量的影響
        5.1.1 各施肥處理對夏玉米株高、穗位高、葉片數(shù)的影響
        5.1.2 各施肥處理對夏玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響
        5.1.3 各施肥處理對夏玉米產(chǎn)量的影響
    5.2 生物炭基氮肥對夏玉米氮肥利用率的影響
    5.3 討論
        5.3.1 生物炭基氮肥對夏玉米產(chǎn)量的影響
        5.3.2 生物炭基氮肥對氮素利用率的影響
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介

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本文編號：2828015